by Varje människokropp innehåller en komplex gemenskap av biljoner mikroorganismer som är viktiga för din hälsa under din livstid. Dessa mikrobiella symbionter hjälper dig att smälta mat, producera viktiga vitaminer, skydda dig från infektioner och utföra många andra viktiga funktioner. I sin tur lever mikroberna som främst är koncentrerade i din tarm i en relativt stabil, varm miljö med en stadig tillgång på mat.
Men vad händer med dessa symbiotiska allierade efter att du dör?
Som en miljömikrobiolog som studerar nekrobiomet – mikroberna som lever i, på och runt en förmultnande kropp – var jag nyfiken på vårt postmortem mikrobiella arv. Du kan anta att dina mikrober kommer att dö med dig – när din kropp väl går sönder och dina mikrober spolas ut i miljön kommer de inte att överleva i den verkliga världen.
I vår nyligen publicerade studie delar mitt forskarteam och jag bevis på att dina mikrober inte bara lever vidare efter att du dör, utan faktiskt spelar en viktig roll för att återvinna din kropp så att nytt liv kan frodas.
Mikrobiellt liv efter döden
När du dör slutar ditt hjärta att cirkulera blodet som transporterade syre genom hela kroppen. Celler som saknar syre börjar smälta sig själva, vilket kallas autolys. Enzymer i dessa celler – som normalt smälter kolhydrater, proteiner och fetter för energi eller tillväxt på ett kontrollerat sätt – börjar arbeta på membranen, proteinerna, DNA och andra komponenter som utgör cellerna.
Produkterna från denna cellnedbrytning är utmärkt mat för dina symbiotiska bakterier, och utan ditt immunsystem för att hålla dem i schack och ditt matsmältningssystem utan en konstant tillförsel av näring, kommer de att ta till denna nya näringskälla.
Tarmbakterier, specifikt en klass av mikrober som kallas Clostridia, sprids i dina organ och smälter dig inifrån och ut i en process som kallas förruttnelse. Utan syre i kroppen är dina anaeroba bakterier beroende av energiproducerande processer som inte kräver syre, såsom jäsning. Dessa producerar den distinkt luktande gassignaturen för nedbrytning.
Ur ett evolutionärt perspektiv är det vettigt att dina mikrober har utvecklat sätt att anpassa sig till en döende kropp. Som råttor på ett sjunkande skepp måste dina bakterier snart lämna sin värd och överleva ute i världen tillräckligt länge för att hitta en ny värd att kolonisera. Att använda din kropps kol och näringsämnen kan öka deras antal. En större befolkning innebär en större chans att åtminstone ett fåtal överlever i den tuffare miljön och lyckas hitta en ny kropp.
En mikrobiell invasion
När du är begravd i jorden sköljs dina mikrober ner i marken tillsammans med en soppa av nedbrytningsvätskor när din kropp bryts ner. Du kommer in i en helt ny miljö och möter en helt ny mikrobiell gemenskap i marken.
Blandning eller sammanslagning av två olika mikrobiella samhällen förekommer ofta i naturen. Fusion uppstår när två växters rötter växer ihop, när avloppsvatten släpps ut i en flod eller när två personer kysser.
Resultatet av blandning – vilket samhälle som dominerar och vilka mikrober som är aktiva – beror på flera faktorer, som hur mycket miljöförändring mikroberna upplever och vem som kom dit först. Dina mikrober är anpassade till den stabila, varma miljön i din kropp, där de får en konstant tillförsel av näring. Däremot är marken en särskilt hård livsmiljö – det är en mycket varierande miljö med starka kemiska och fysiska gradienter och stora fluktuationer i temperatur, fukt och näringsämnen. Dessutom är jorden redan hem för ett exceptionellt mångsidigt mikrobiellt samhälle fullt av nedbrytare som är väl anpassade till denna miljö och förmodligen skulle konkurrera ut alla nykomlingar.
Det är lätt att anta att dina mikrober kommer att dö när de väl är utanför din kropp. Tidigare studier av min forskargrupp har dock visat att DNA-signaturerna för värdassocierade mikrober kan detekteras i jorden under en sönderfallande kropp, på jordytan och i gravar månader eller år efter att kroppens mjuka vävnad har sönderfallit. Detta väckte frågan om dessa mikrober fortfarande lever och är aktiva eller om de helt enkelt är i ett vilande tillstånd och väntar på nästa värd.
Vår senaste studie tyder på att dina mikrober inte bara lever i jorden, utan också arbetar med inhemska jordmikrober för att hjälpa till att bryta ner din kropp. I laboratoriet visade vi att blandning av jord och sönderdelningsvätskor fyllda med värdassocierade mikrober ökade nedbrytningshastigheten utöver de för enbart marksamhällen.
Vi fann också att värdassocierade mikrober ökade kvävecirkulationen. Kväve är ett viktigt näringsämne, men det mesta av kvävet på jorden är bundet som atmosfärisk gas som inte kan användas av organismer. Nedbrytare spelar en avgörande roll för att återvinna organiska former av kväve, som proteiner, till oorganiska former som ammonium och nitrat som mikrober och växter kan använda.
Våra nya rön tyder på att våra mikrober sannolikt är involverade i denna återvinningsprocess genom att omvandla stora kvävehaltiga molekyler som proteiner och nukleinsyror till ammonium. Nitrifierande mikrober i jorden kan sedan omvandla ammoniumet till nitrat.
Nästa generations liv
Återvinning av näringsämnen från detritus eller icke-levande organiskt material är en central process i alla ekosystem. I terrestra ekosystem främjar nedbrytningen av döda djur eller kadaver den biologiska mångfalden och är en viktig länk i näringsnäten.
Levande djur är en flaskhals för ett ekosystems kol- och näringskretslopp. De samlar långsamt näring och kol från stora delar av landskapet under sin livstid och deponerar sedan allt på en gång i ett litet, lokaliserat område när de dör. Ett dött djur kan bära upp en hel näringsväv av mikrober, jorddjur och leddjur som livnär sig på kadaver.
Insekts- och djurätare bidrar till ytterligare omfördelning av näringsämnen i ekosystemet. Nedbrytande mikrober omvandlar de koncentrerade poolerna av näringsrika organiska molekyler från våra kroppar till mindre, mer biotillgängliga former som andra organismer kan använda för att stödja nytt liv. Det är inte ovanligt att växter trivs nära ett ruttnande djur, synliga bevis på att näringsämnen i kroppen återvinns tillbaka till ekosystemet.
Att våra egna mikrober spelar en viktig roll i denna cykel är ett mikroskopiskt sätt på vilket vi fortsätter att leva efter döden.
Den här artikeln återpublicerades från The Conversation, en oberoende ideell nyhetssajt dedikerad till att dela idéer från akademiska experter. The Conversation erbjuder en mängd fascinerande kostnadsfria nyhetsbrev.
Det skrevs av: Jennifer DeBruyn, University of Tennessee.
Läs mer:
Jennifer DeBruyn får finansiering från det amerikanska jordbruksdepartementet, National Science Foundation, Justitiedepartementet och Defense Advanced Research Projects Agency.
